作者：栗文明1，2，3 ，徐 纬1，2，3 ，陈佳佳1，2，3 ，黄思琦1，2，3 ，李 军1，2，3* （1.江苏省环境工程技术有限公司； 2.江苏省工业园区规范化建设及智慧化管控工程研究中心； 3.江苏省重点行业减污降碳协同控制工程研究中心：江苏 南京 210036）

摘 要: 江苏某钢铁企业废水深度处理设计进水规模为1.5×104 m3 /d，采用“超滤+反渗透+钠床”组合工艺，反渗透浓 水再经浓水反渗透后进一步回收产水。超滤设计膜通量为50 L/（m2 •h），回收率≥90%，反渗透设计通量19 L/（m2 •h）， 回收率≥75%，浓水反渗透设计通量 16 L/（m2 •h），回收率≥75%。出水经多级回用分质供水，系统产水的浓盐水送至 高炉冲渣，实现了全厂无废水外排。膜系统设备投资1 600万元，成本为1.23元/m3 进水。

关键词: 超滤;反渗透;双膜法;近零排放;浓盐水

为推动全省钢铁行业高质量发展，江苏省于 2019年印发了《全省钢铁行业转型升级优化布局推 进工作方案》，进一步明确了全省钢铁企业改造升级 的标准。江苏某钢铁企业积极响应各项政策的要 求，结合促进节能减排和提高自身产品竞争力的需 要，实施了全厂系统优化升级项目，并新建了膜系统 深度处理回用项目，以进一步降低新鲜水能耗。膜 系统深度处理项目进水规模为1.5×104 m3 /d。

1 膜系统进出水水质及工艺流程 钢铁企业综合废水来源于炼铁、炼钢和轧钢等 工艺循环冷却水系统的排水及少量生活污水，主要 含油类、悬浮物、硬度及无机盐类等污染物，具有总 硬度、电导率及含盐量高的特点［1］ 。各车间的生产 废水由厂区地埋污水管网收集后最终汇集至厂区废 水站，废水站设计规模 1.8×104 m3 /d，采用“调节池+ 高效沉淀池+V 型滤池”预处理组合工艺。出水 COD≤50 mg/L，总 硬 度 ≤200 mg/L，电 导 率 ≤4 000 μS/cm。该系统出水部分回用，送水质要求一般的 厂区杂用水系统使用，从而实现系统的高回收率［2］ 。 其余部分经提升后进入膜系统深度处理车间。 膜系统出水根据不同生产工艺需要实现分质供 水，多级利用。高品质产水需达到软水的要求，控制 的主要参数为：总硬度≤3 mg/L，电导率≤300 μS/cm。 结合进出水水质特点，设计选择多膜组合工艺， 工艺流程及水平衡见图 1。为简明扼要，图中省略 了部分辅助单元，预处理工艺也不再详述。浓盐水 最终送至炼铁高炉冲渣，全厂无外排废水。

2 膜系统主要设计参数

2.1 超滤系统主要参数 超滤（UF）系统用于截留水中的胶体物质、颗 粒、细菌及原生动物等［3］ ，为后续反渗透（RO）系统 的预处理工序。主要由进水泵、加热器、自清洗过滤 器、超滤膜装置、UF 反洗水泵、加药系统、化学清洗 系统等组成。 超滤装置前设置加热器 2 套，采用厂区蒸汽热 源；自清洗过滤器2套，过滤精度0.5 mm。超滤膜装 置共 4 套，采用 UOT80 外压式中空纤维膜，膜丝孔 径 0.03 μm，每套 40 支，单支膜面积 80 m2 。每套设计进水量160 m3 /h，设计膜通量50 L/（m2 •h），回收率 ≥90%，进水压力 50～300 kPa ，运行跨膜压差为 30 ～150 kPa。 运行过程中，通过气水联合反洗去除膜表面的 固体物质，有助于降低跨膜压差（TMP）值且延长清 洗周期，在反洗过程中不投加化学药品。反洗气量按 照每支12～18 Nm3 /h配置，由总厂氮气源统一供给。 配套反洗水泵2台：Q=300 m3 /h，H=30 m（变频）。 超滤还需定期进行化学增强反洗（CEB）及在线 化学清洗（CIP）。CEB 是指反洗过程中投加酸或 碱，药剂从产水侧进入超滤，将膜外表面的污物清洗 下来的方式。CIP是一种当膜通量低于正常运行范围 时的强度更高的清洗方式，化学药剂从进水侧进入 超滤，一般采用 200 mg/L 的次氯酸钠或 2 000 mg/L 的柠檬酸来浸泡膜丝，实际根据水质情况调整。

2.2 RO系统主要参数 2.2.1 RO反渗透系统 RO 系统前设置保安过滤器 4 台，过滤精度 5 μm。RO高压泵为格兰富卧式离心泵，共4台，单台 Q=142 m3 /h，H=140 m，N=90 kW，变频控制。 RO 反渗透系统采用 BW30FR-400/34 膜元件， 共624支。RO系统4套，单套产水量为105 m3 /h，设 计膜通量 19 L/（m2 •h），回收率≥75%。每套 26 只压 力容器，单只压力容器内膜元件6支，膜元件有效面 积37 m2 ，排列方式：17：9。

2.2.2 浓水RO反渗透系统 浓水RO反渗透系统设计进水端COD≤200 mg/L， 总 硬 度 ≤600 mg/L，电 导 率 ≤16 000 μs/cm，采 用 SW30HRLE400 膜元件，共 180 支。浓水 RO 系统 2 套，单套进水量 71 m3 /h，设计膜通量 16 L/（m2 •h）， 回收率≥75%。每套 15 只压力容器，单只压力容器 内膜元件 6 支，膜元件有效面积 37 m2 ，排列方式： 10：5。高压泵为格兰富立式离心泵，共 2台，单台 Q =71 m3 /h，H=260 m，N=90 kW，变频控制。 浓盐水COD≤800 mg/L，总硬度≤2 400 mg/L，电 导率≤64 000 μS/cm。为保持段间水力平衡及防止 浓差极化，设置段间增压泵 2 台，单台 Q=47 m3 /h，H =60 m，N=18.5 kW。浓水反渗透可有效提高水的重 复利用率，对外排水减量化效果明显［4］ 。

2.2.3 化学清洗系统及加药系统 当 RO装置进水和浓水压差上升了 15%或者标 准状态下产水量下降 10% 以上时，应考虑采取化学 清洗措施，可根据污染物的成分选择酸洗或碱洗，另 外配套阻垢剂及还原剂加药系统。 2.3 钠床系统参数 钠床共 5 套，用以进一步去除前段工艺残留的 硬度，作为出水水质的把关。离子交换器储罐单套 直径 2.4 m，填料层高 1.5 m，装填 001x7Na型阳离子 交换树脂，全交换容量1 900 mmol/L，采用饱和食盐 水逆流再生，理论再生周期为3个月，每次再生需食 盐1 356 kg。设置盐液池2座，单座2.5 m×3.5 m×3 m， 用以配置 26.4% 饱和食盐水，另配套食盐水加药系 统装置1套，再生水泵1台，单台Q=30 m3 /h，H=40 m， N=7.5 kW。

3 调试运行效果 该工程自 2020 年 12 月试运行以来，UF 进出水 浊度分别为3.1、0.35 NTU，RO进出水电导率分别为 3 890、46.3 μS/cm，钠床进出水电导率分别为 165、 170 μS/cm，运行情况良好，处理效果达到了设计 要求。

4 工程投资及运行费用 膜车间内膜元件投资为 503 万元，膜成套系统投资 1 600 万元，折合吨水投资为 1 067 元（/ m3 •d）。 工程电费为 0.89 元/m3 进水，药剂费为 0.26 元/m3 进 水，膜3年更换费用为0.18元/m3 进水。 5 结 语 多膜组合工艺应用于钢铁企业废水深度处理， 出水可根据企业生产工艺需求实现多品质分质供 水，工艺流程简单、运行稳定，可实现钢铁企业废水 近零排放，具有较好的借鉴价值。